Oyunculuk tutkusunun peşinden Los Angeles’a gelen Betty Elms, Hollywood’un parlak ama tehlikeli dünyasında kendine yer açmaya çalışır. Şehre adım attıktan kısa süre sonra, başarılarıyla çevresine hayranlık uyandıran gizemli bir kadınla tanışır. Bu karşılaşma, ikisini de içine çeken yoğun bir çekime ve giderek daha karmaşık bir yakınlığa dönüşür. Ancak Mulholland kavşağında meydana gelen esrarengiz bir kaza, tüm dengeleri bozar. Gerçek ile hayal birbirine karışır, hafızalar kayar, kimlikler çözülmeye başlar. Her karakter, kendi bilinçaltının karanlık dehlizlerinde kaybolurken, farklı hayatların çizgileri kontrolsüzce iç içe geçer. Betty’nin yolculuğu, Hollywood’un gölgeleri arasında saklı bir psikolojik bilmeceye dönüşür.